氣液降膜流動(dòng)的計(jì)算傳遞學(xué)研究.pdf

1、本文的研究?jī)?nèi)容分為兩部分,第一部分為第二至第四章,主要對(duì)氣液兩相傳熱及傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行模擬與實(shí)驗(yàn)研究,包括液膜蒸發(fā)、冷凝過(guò)程以及新型換熱板結(jié)構(gòu)對(duì)降膜傳熱的影響;第二部分為第五至第七章,采用多尺度計(jì)算理論預(yù)測(cè)填料塔內(nèi)部的液相分布行為,并建立了完善的液相分布模型。
　　在降膜蒸發(fā)器以及海水淡化等設(shè)備中,氣液兩相流動(dòng)過(guò)程以及傳熱傳質(zhì)過(guò)程一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。為此,本文首先采用VOF方法建立了二維氣液兩相分層流動(dòng)的CFD模型,引入影響液膜流動(dòng)

2、的表面張力源相和氣液界面剪應(yīng)力源相,并考慮相界面處由于發(fā)生蒸發(fā)或冷凝所導(dǎo)致的水蒸氣濃度變化和傳熱量的變化。根據(jù)模擬結(jié)果討論了氣液相溫度、流率、氣相水蒸氣濃度以及壁面熱通量對(duì)傳熱系數(shù)以及相界面處顯熱、潛熱的影響。模擬結(jié)果顯示,液膜傳熱系數(shù)在進(jìn)口附近顯著減小,在相界面處潛熱為主要的傳熱方式,冷凝過(guò)程由于冷凝放熱的影響進(jìn)一步限制了顯熱傳熱過(guò)程。
　　液相流動(dòng)行為能夠顯著地影響傳熱及傳質(zhì)過(guò)程。為此,本文提出了一種新型換熱板結(jié)構(gòu),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)

3、對(duì)比研究了翅片板、平板和粗糙板三種結(jié)構(gòu)對(duì)降膜傳熱過(guò)程的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,翅片板能夠顯著改善液膜分布,同時(shí)翅片板上的翅片和小孔結(jié)構(gòu)增大了液相再混合以及湍流程度,進(jìn)一步提高其傳熱性能。
　　本文第二部分采用微觀CFD模擬和宏觀計(jì)算相結(jié)合的多尺度研究方法,分析并預(yù)測(cè)規(guī)整填料塔內(nèi)的液相分布行為。首先根據(jù)規(guī)整填料片的結(jié)構(gòu)特征,提煉出具有代表性并重復(fù)出現(xiàn)的填料最小特征單元,通過(guò)對(duì)液相在特征單元模型的流動(dòng)行為進(jìn)行CFD模擬分析,建立了新型規(guī)整